View工作原理 | ViewRoot和DecorView

yuanhao
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前言

说到View的原理，我相信很多开发者都能脱口而出什么onMeasure、onLayout、onDraw等回调方法，但是这个View的绘制流程是哪里开始的、是谁负责绘制View的这些问题可能没有仔细思考过，在说具体的原理之前，必须要搞清楚一个基础知识，即ViewRoot和DecorView，这样我们才可以知其然知其所以然。

正文

为什么要理解除了View绘制流程之外的一些知识呢？因为这些知识可以让我们更加清晰地认识Android体系架构，让我们更容易把知识点给串联起来。

以Activity能展示出界面来看，这里面涉及了Activity的启动流程，其中的重点是Window机制。关于Window机制，在Android中非常重要，可以仔细阅读下面文章：

juejin.cn/post/711900…

这里我们回顾一些文章中重要结论：

  1. Android中所有视图包括Activity、Dialog和Toast都是通过Window为载体来显示，而Window是一个抽象概念，这里我们可以把一个View树看成是一个Window。
  2. Window的真实创建、操作的类是WindowManagerService，而和WMS进行IPC的类就是ViewRootImpl类，所以ViewRootImpl是Window和View之间的桥梁。

上面结论只是很少一部分本篇文章用得到的结论，我们下面就来看看ViewRootImpl的工作流程。

整体架构

关于Activity、PhoneWindow、DecorView这3者关系如下图：

image.png

这个示意图其实有点问题，看过上面链接中的文章会知道，PhoneWindow其实是一个Window工具类，它并不是一个真正的Window。

但是这里不影响我们理解Activity的整体架构。

ViewRootImpl

下图是前面文章中的图：

image.png

通过阅读Activity的Window的创建过程，我们会知道一个View树即DecorView会对应一个Window，同时也对应一个ViewRootImpl，而ViewRootImpl一边负责绘制View，一边通过Session和WMS进行IPC通信。这里除了绘制的部分，其他内容在上面Android Window详解中都有介绍，本篇文章就来看看ViewRootImpl的绘制。

ViewRootImpl绘制过程

Activity的启动流程中，会调用ActivityThread类中的handleResumeActivity方法，即Activity会回调onResume方法，在该方法中：

public void handleResumeActivity(ActivityClientRecord r, boolean finalStateRequest,
        boolean isForward, String reason) {
    ...
    if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
        r.window = r.activity.getWindow();
        View decor = r.window.getDecorView();
        decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
        ViewManager wm = a.getWindowManager();
        WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
        a.mDecor = decor;
        l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
        l.softInputMode |= forwardBit;

        if (a.mVisibleFromClient) {
            if (!a.mWindowAdded) {
                a.mWindowAdded = true;
                wm.addView(decor, l);
            } else {
                ...
            }
        }
        ...
      
    }
    ...
}

我们会发现它会取出Activity的DecorView，然后通过WindowManager.addView方法把DecorView这个View树配合LayoutParams给添加到Window中，方法如下：

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
        Display display, Window parentWindow, int userId) {
    ...
    ViewRootImpl root;
    View panelParentView = null;
    ...
        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
        ...
        try {
            root.setView(view, wparams, panelParentView, userId);
        } catch (RuntimeException e) {
            ...
        }
    }
}

这时WindowManager逻辑实现类WindowManagerGlobal中的代码，我们发现在这个时候会创建出我们期望的ViewRootImpl类，同时调用其setView方法：

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
        int userId) {
    synchronized (this) {
            ...
            //绘制View树
            requestLayout()
            ...
            try {
                //IPC通信
                res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mWindowAttributes,
                        getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId,
                        mInsetsController.getRequestedVisibilities(), inputChannel, mTempInsets,
                        mTempControls);
               ...
    }
}

上述代码比较多，但是核心就是requestLayout方法与和WMS进行IPC通信的部分，这里也更验证了我们结论：ViewRootImpl是View和Window的桥梁，一边和WMS通信，一边绘制我们的View树。

requestLayout

该方法我相信很多开发者再熟悉不过了，我们可以通过任意一个View来调用该方法，而该方法是定义在ViewParent接口中的，ViewRootImpl真是实现该接口的地方。

我们来看一下该方法定义：

/**
 * Called when something has changed which has invalidated the layout of a
 * child of this view parent. This will schedule a layout pass of the view
 * tree.
 */
public void requestLayout();

当一个View树的子View的布局失效时调用，该方法会对整个View树的布局做重新处理。

所以该方法的调用时机我们也要把握清楚，当自定义View时，其布局改变时，我们才有必要调用该方法进行重新绘制。

话不多说，我们看看ViewRootImpl中该方法的实现：

@Override
public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        scheduleTraversals();
    }
}

这里会调用scheduleTraversals()方法，在该方法中会调用performTravsals，该方法特别长，不过思路很清晰，它会调用3个方法：

image.png

如上图所示，performTravsals会依次调用performMeasure、perfromLayout和performDraw三个方法，这3个方法分别完成顶级View即DecorView，也就是一个FrameLayout的测量、布局和绘制三大流程。

  • performMeasure中会调用View(DecorView)的measure方法，在measure方法中又会调用onMeasure方法，在onMeasure(这时已经是ViewGroup，即FrameLayout重写)方法中会对所有子元素进行measure过程，这时measure流程就从父容器传递到了子元素。

这里要明白ViewGroup也是View，所以必须当DecorView是一个ViewGoup时，必须要重写onMeasure，然后在onMeasure进行子View的measure，这样只有当子View全部measure完时，才能确定ViewGroup的测量宽高。

  • performLayout类似，它也是先调用DecorView的layout方法，在View的layout方法中会调用onLayout方法，这时需要DecorView(它是ViewGroup)重写onLayout方法，同样在ViewGoup的onLayout中进行子View的布局，这样只有子View全部layout完，才能确定ViewGoup的位置。

  • performDraw有一点不一样，它也是先调用View的draw方法，但是在draw方法中，会分为如下几个步骤：

  1. 绘制背景，调用drawBackground方法；
  2. 绘制View自己内容，调用onDraw方法；
  3. 绘制子View，调用dispatchDraw方法；
  4. 绘制前景图或者滚动条，调用onDrawForeground方法；

当ViewRootImpl调用DecorView的draw方法时，它会通过onDraw先绘制自己，然后DecorView因为是ViewGoup，它会重写dispatchDraw方法，在该方法中进行子View的绘制即可。

这里是否有点奇怪，为什么绘制的流程API设计和测量和布局不一样呢？

原因是因为测量和布局必须要等待子View全部测量和布局完，才能在onMeasure和onLayout中设置值；但是绘制就不一样了，在进行绘制的时候，每个View的大小和位置都确定了，我就可以按照绘制背景、绘制内容、绘制子View和绘制前景这个一般的顺序来完成，至于为什么要这么多步骤，因为绘制是有遮盖效果的，所以这样绘制让内容更丰富。

通过查看了不少ViewGoup实现类，比如LinearLayout和RecyclerView等，它的dispatchDraw都是使用ViewGoup的默认实现，这说明其实该步骤我们不必太多干涉，我们在自定义ViewGoup时其实只需要安排好子View的位置和大小即可。

总结

在正式开启View工作原理前，这篇文章还是非常重要的，可以让我们在心里有个大致的思路，至少知道了View的绘制流程从哪里开始，调用了哪些方法以及如何传递。至于每个流程的细节，我们后面文章再仔细分析。

笔者能力有限，欢迎大家评论、讨论。

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